DE-102024125851-B4 - Verfahren zur Erfassung und Berücksichtigung von magnetischen Einflüssen auf Schwingungsaufnehmer einer Auswuchtmaschine

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erfassung von magnetischen Einflüssen auf Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) einer Auswuchtmaschine ist ein erster und ein zweiter Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) an einem Lagerständer (1, 3) zur Aufnahme eines Rotors (2) vorgesehen. Die an den Lagerständern (1, 3) symmetrisch zu einer Mittelachse des Lagerständers (1, 3) angeordnete Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) erfassen vom Rotor (2) in gleicher Messrichtung verursachte Schwingungen und übermitteln diese als Spannungssignal an eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit kann einen Unwuchtbetrag als Produkt aus Masse und Abstand von einer Rotationsachse des Rotors (2), sowie der Winkellage am Rotor (2) bestimmen. Etwaige Einflüsse auf den ersten Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) werden mit einer Phasenverschiebung von 2α vom zweiten Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) erfasst. Die Einflüsse werden dadurch erfasst, dass die Spannungssignale der Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) oder die Spannungssignale als Spannung über Zeit, insbesondere als Schwingungsvektoren in Betrag und Phase insbesondere rechnerisch verglichen werden oder für jeden Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) aus den gemessenen Spannungssignalen die Unwucht berechnet und miteinander kombiniert wird.

Inventors

• Kai Trukenmüller

Assignees

• SCHENCK ROTEC GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20240909

Claims (8)

1. Verfahren zur Erfassung und Berücksichtigung von magnetischen Einflüssen auf Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) einer Auswuchtmaschine, bei dem ein erster und ein zweiter an einem Lagerständer (1, 3) zur Aufnahme eines Rotors (2) symmetrisch zu einer Mittelachse des Lagerständers (1, 3) angeordnete Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) vom Rotor (2) in gleicher Messrichtung verursachte Schwingungen erfassen und als Spannungssignal an eine Auswerteeinheit übermitteln, die einen Unwuchtbetrag als Produkt aus Masse und Abstand von einer Rotationsachse des Rotors (2), sowie der Winkellage am Rotor (2) bestimmt, wobei Einflüsse auf den ersten Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) mit einer Phasenverschiebung von 2α vom zweiten Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) erfasst werden, bei dem der Einfluss auf die Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) dadurch erfasst wird, dass die Spannungssignale der Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) in analoger oder digitaler Form, insbesondere als Schwingungsvektoren in Betrag und Phase, verglichen werden oder für jeden Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) aus den gemessenen Spannungssignalen die Unwucht berechnet wird und die berechneten Unwuchten miteinander kombiniert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass bei dem Verfahren eine Messqualität q durch q = | g | | h | mit g = a + b und h= a - b, berechnet wird, wobei a die aus den gemessenen Spannungssignalen des ersten Schwingungsaufnehmers und b die aus den gemessenen Spannungssignalen des zweiten Schwingungsaufnehmers jeweils berechneten Unwuchten darstellen, und wobei kein magnetischer Einfluss vorliegt, wenn q >> 1.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass bei dem Verfahren eine Messqualität mittels einer Unwuchttoleranz T durch q T = T | h | errechnet wird, wobei die Unwuchttoleranz T als zulässige Restunwucht für einen zu messenden Rotor (2) festgelegt ist und h mit der Formel h = a - b berechnet wird, wobei a die aus den gemessenen Spannungssignalen des ersten Schwingungsaufnehmers und b die aus den gemessenen Spannungssignalen des zweiten Schwingungsaufnehmers jeweils berechneten Unwuchten darstellen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass ein korrigierter Unwuchtwert mit u = 1 2 ( g − i h tan α ) (g - ih tan α) für einen gleichphasigen Einfluss und u = 1 2 ( g + i h cot α ) (g + ih cot α) für einen gegenphasigen Einfluss berechnet wird, mit g = a + b und h = a - b, wobei a die aus den gemessenen Spannungssignalen des ersten Schwingungsaufnehmers und b die aus den gemessenen Spannungssignalen des zweiten Schwingungsaufnehmers jeweils berechneten Unwuchten darstellen.
5. Auswuchtmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Lagerständern (1, 3) zur Aufnahme eines Rotors (2) und mit zwei an einem Lagerständer (1, 3) angebrachten Schwingungsaufnehmern (a, b, c, d), die symmetrisch beabstandet zu einer Mittelachse des Lagerständers (1, 3) angeordnet sind und zur Aufnahme von vom Rotor (2) verursachten Schwingungen ausgebildet sind, mit einer Auswerteeinheit, mit der die Schwingungsaufnehmer (a, b, c, d) datenaustauschend verbunden sind und die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist.
6. Auswuchtmaschine nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auswuchtmaschine zwei Lagerständer umfasst, an denen jeweils zwei Schwingungsaufnehmer vorliegen.
7. Auswuchtmaschine nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet , dass jeweils zwei Schwingungsaufnehmer an einem Lagerständer in einem Winkel 2α von circa 90° zueinander angeordnet sind.
8. Auswuchtmaschine nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet , dass jeweils zwei Schwingungsaufnehmer an einem Lagerständer in einem Winkel 2α von ≤ 45° zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung und Berücksichtigung von magnetischen Einflüssen auf Schwingungsaufnehmer einer Auswuchtmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Auswuchtmaschine zur Durchführung des Verfahren. Es sind Auswuchtmaschinen zur Messung einer Unwucht eines Rotors bekannt. Der Rotor kann in Lagerständern gelagert werden. Zur Erfassung von Schwingungen, die von dem angetriebenen Rotor stammen, können beispielsweise Tauchspulen als Schwingungsaufnehmer eingesetzt werden, deren Ausgangssignal weiterverarbeitet wird. Bei einer Unwuchtmessung wird die Lagerbrücke der Auswuchtmaschine entsprechend der Rotorunwucht in Schwingung versetzt, so dass sich die Tauchspule im Magnetfeld bewegt und so eine Spannung in der Spule induziert, die in einem nachfolgenden Spannungsverstärker entsprechend verstärkt wird. Aus DE 11 27 599 A ist eine Auswuchtmaschine mit zwei als Schwingungssensoren fungierenden Tauchspulen bekannt, wobei durch den offenbarten Aufbau Störschwingungen eliminierbar sind. DE 12 37 807 B beschreibt eine Auswuchtmaschine mit einem fundamentfestem Lagerständer und einem dagegen schwingfähig abgestützten Lagerbauteil, z. B. einer Lagerbrücke, die den auszuwuchtenden Rotor trägt. Der Aufnehmer kann so am starren Lagerständerfuß befestigt sein, dass der Aufnehmer sich in Schwingungsrichtung nicht bewegt, während die Betätigungsstange sich an der schwingfähigen Lagerbrücke abstützt. Dazu ist die Betätigungsstange durch den Permanentmagneten hindurch nach außen geführt und wird in Einbaulage über eine Hebelübersetzung am starren Lagerständerfuß abgestützt. Es existieren verschiedene Fehlerquellen bei der Unwuchtmessung. Einzelne Fehler können durch das Ansetzen von Testgewichten erkannt und ausgeglichen werden. Andere Einflüsse, die aus mechanischen Verformungen des Rotors durch die axiale Halterung entstehen, sind nur schwer zu erkennen und zu kompensieren. Oftmals müssen Messungen bei verschiedenen Drehzahlen durchgeführt werden, was aber zeitaufwendig und nicht praxistauglich ist. DE 10 2012 107 590 B4 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln von Einflüssen aus der Maschinenumgebung auf die Messgenauigkeit einer Schwingungen messenden Auswuchtmaschine. Hierbei wird ein bei stillstehendem Antrieb der Auswuchtmaschine erfasstes Messsignal wenigstens eines Schwingungsaufnehmers der Auswuchtmaschine mit einem vorgegebenen Drehzahlsignal kombiniert und aus den kombinierten Signalen unter Anwendung der Signalauswertungsmethode der Auswuchtmaschine ein den Umgebungseinfluss beschreibender Unwuchtvergleichswert berechnet. Die US 3 164 995 A offenbart ein Verfahren zur Verringerung von Störeinflüssen, bei dem ein zusätzlicher Aufnehmer an der Einrichtung zur Bestimmung der Unwucht vorgesehen ist, mit dem Absolutschwingungen des Rahmens erfasst werden. Die beiden Aufnehmer, die als Tauchspulenaufnehmer ausgebildet sind, sind koaxial hintereinander angeordnet und aneinander befestigt. Der erste Aufnehmer weist ein Sensorelement in Form der Tauchspulenstange auf, die mit dem schwingfähigen Lagerbauteil für den Rotor, der Wuchtbrücke, verbunden ist. Der zweite Aufnehmer weist eine Sensormasse auf, die auf den Aufbau der Einrichtung und den zu untersuchenden Rotor abgestimmt ist. Das vom zweiten Aufnehmer abgegebene Messsignal ist proportional zu den Schwingungen des Rahmens und damit den Störschwingungen des Aufnehmergehäuses, und wird dem vom ersten Aufnehmer abgegebenen Signal überlagert. Aus der US 5 209 116 A ist ein Verfahren zur Verringerung von Störeinflüssen bei der Unwuchtmessung bekannt, bei dem benachbart zum schwingfähigen Lagerbauteil für den Rotor eine Simulationsmasse angeordnet wird, die das gleiche Gewicht wie der zu untersuchende Rotor hat. Die Schwingungen des Lagerbauteils werden von einem ersten, zwischen diesem und dem Rahmen angeordneten Aufnehmerpaar erfasst, während die Schwingungen der Simulationsmasse von einem zweiten, zwischen dieser und dem Rahmen angeordneten Aufnehmerpaar erfasst werden. Das erste Aufnehmerpaar erfasst unwuchtinduzierte und störschwingungsinduzierte Schwingungen, während das zweite Aufnehmerpaar Schwingungen zwischen der aufgrund ihrer trägen Masse stillstehenden Simulationsmasse und dem Rahmen als Störschwingungen erfasst. Die Signale von beiden Aufnehmerpaaren werden überlagert und einer Auswertung zugeführt. Problematisch ist jedoch, dass es zu Fehlmessungen kommt, wenn ein magnetischer oder magnetisierbarer Rotor dicht an einem Schwingungsaufnehmer, beispielsweise einer Tauchspule vorbeiläuft. Ein magnetisierter Rotor verursacht im Kabel eines Schwingungssensors eine Spannung proportional zur Geschwindigkeit mit der er am Kabel vorbeifährt. Wird mit einer Tauchspule gemessen, dann ist der Effekt ungleich größer, wenn sie nicht genügend abgeschirmt ist. Nachteilig bei der Abschirmung ist jedoch, dass deren Effekt nur schwer festzustellen ist. Derartige magnetische Einflüsse fließen in die Messung mit ein und können im Grunde nicht von ei